주메뉴바로가기본문바로가기
비즈한국 비즈한국

從“黑色葉片”到“暫停執行”……風力發電與鳥類保護,如何實現共存?

[비즈한국] 在應對氣候危機和能源轉型的任務面前,風力發電作為實現碳中和的核心電力來源備受矚目。韓國政府於9月2日召開了第一屆海上風電委員會,正式制定了大規模計劃選址藍圖,計劃到2031年指定25GW規模的預備區,併到2040年實現累計45GW的海上風電裝機量。然而,風力發電機葉片阻斷候鳥遷徙路徑並導致其發生碰撞的“鳥類撞擊(Bird Strike)”風險也隨之浮出水面。關於如何兼顧電力生產與生態保護的現實解決方案,討論正變得愈發緊迫。

8月13日,韓國國務總理韓昇洙視察全羅南道新安郡全南海上風電設施。照片=國務總理室

首要原則是“提前避讓選址”……今年首次施行計劃選址制

國際自然保護聯盟(IUCN)等國際社會推薦的生態影響緩解大原則是“減緩層級(Mitigation Hierarchy)”。這是一種規範,即在推進開發專案時,必須透過“規避(Avoidance)”、“最小化(Minimisation)”、“修復(Restoration)”和“抵消(Offset)”這四個步驟,循序漸進地管控對環境產生的負面影響。在這一層級結構中,最有效的生態保障措施便是從一開始就避開生態敏感地區,實現“規避”。

對於已經確定選址的發電場,由於沉沒成本的原因,更改設計或搬遷位置在現實中幾乎是不可能的。因此,從源頭上阻斷棲息地破壞或鳥類撞擊等環境風險的唯一解法,就是在初期選址階段將風險區域排除在外。

在此背景下,基於海上風電法的政府主導“計劃選址”可能成為制度化提前規避的轉折點。過去,由於是由運營商自行選擇地址並申請審批,存在難以實現事前規避的侷限性。相反,基於涵蓋海洋空間資訊和法規的海上風電選址資訊網大資料直接發掘預備區的計劃選址方式,可以建立提前過濾生態敏感海域的機制。關鍵在於在預備區選擇中將給予生態考量多大的權重。

海洋能源路徑(Ocean Energy Pathways)韓國代表Jang Da-ul表示:“今年首次實施的海上風電法項下的預備區指定,將成為驗證在計劃選址階段是否切實反映了生態考量(如預先避開生態敏感區)的第一個試金石。”

僅改變葉片和照明顏色也能減少碰撞

對於已經取得發電專案許可或正在執行的發電場,引入前述的“最小化”技術不可避免。為此,全球風電行業和研究機構正在應用和考慮多種工程及生態學手段。

最典型的方式是聯動觀測裝置與預測模型,在候鳥遷徙期間減慢或停止渦輪機葉片的“渦輪機執行暫時限制”。歐洲北海沿岸國家正在積極採用這一方式。

荷蘭運營著一套系統,該系統綜合了阿姆斯特丹大學開發的鳥類遷徙預測模型、海上雷達和氣象資料,可提前48小時預測大規模夜間鳥類遷徙。2023年5月,在預報出現大規模夜間遷徙後,荷蘭經濟與氣候部對Borssele和Egmond aan Zee海上風電場的渦輪機實施了約4小時的強制減速和停機。這是全球首個由政府決定暫時中斷風力發電的官方案例。

德國也透過與環保組織達成協議,在瓦登海附近的Nordergründe風電場經過4年的鳥類遷徙研究後,制度化了執行限制程式;在波羅的海風電場,則採取了當特定遷徙強度超過臨界值時停止渦輪機的做法。法國則將針對4月和9月主要候鳥遷徙季的計劃性執行限制,寫入了Grand Large漂浮式風電場的許可條件中。

研究結果顯示,僅將風力發電機三個葉片中的一個塗成黑色,鳥類撞擊死亡率就降低了70%以上。照片=生成式AI

另一種方式是“葉片塗漆”,即將三個風電葉片中的一個塗成黑色,以提高鳥類的視覺辨識度。鳥類相比人類,正面視野較窄,側面視覺發達,在飛行中對正面障礙物的立體感知能力較弱。特別是當三個白色葉片高速旋轉時,視覺殘影重疊,產生類似透明窗戶的“動態模糊(Motion Smear)”現象,導致鳥類誤以為前方是空無一物的空間而撞上去。

挪威自然研究所(NINA)Roel May博士團隊在挪威Smøla風電場進行的為期10年的實證研究顯示,僅將其中一個葉片塗黑,每年鳥類撞擊死亡率就急劇下降了70%以上。對於飛行高度與渦輪機旋轉半徑重疊且受害嚴重的白尾海雕,在塗漆後甚至未發現一具屍體。這一結果證明,無需大規模裝置改造,僅在製造和安裝階段為葉片增加視覺對比度,就能取得顯著的碰撞緩解效果。

針對保護夜間飛行的鳥類,還提出了改變風電塔頂部航空障礙燈的發光方式和顏色的方案。夜間遷徙的鳥類在黑暗中容易被常亮的紅色燈光吸引,從而在塔架周圍盤旋,增加撞擊葉片的風險,這被稱為“光誘陷阱效應(Trap Effect)”。蘇格蘭自然遺產署釋出報告稱,若將持續發光的紅燈改為瞬間閃爍的白燈,或使用對鳥類視覺及磁場干擾較小的綠色照明,有可能減少夜間引誘現象。

停止執行的不是技術而是治理……在“歐洲OCEaN”中尋找方案

即使技術進步,目前韓國的問題在於缺乏能讓技術真正落地的“制度”。對此,給予運營商激勵和改善競標評估被認為是替代方案。

因渦輪機停機等會導致發電運營商的營收損失,因此需要政策性的激勵措施。目前正在討論的方案是利用政府的差價合約(CFD)制度。差價合約是指政府與可再生能源發電運營商預先約定價格,並對實際電力市場價格(批發價)的差額進行結算的制度。建議在計算基準價格時,將為保護生態系統而導致的停機損失反映進去。即透過計算公式中的“權重”形式,將候鳥遷徙期因不可抗力停機造成的時間損失,分攤到購電單價或結算金額中進行補償。

此外,也有呼聲要求積極利用選拔專案初期發電運營商的“海上風電競爭性招標”體系。目前韓國國內的競爭性招標評估主要由價格指標和以產業、經濟、安保貢獻度為主的非價格指標構成,生態系統保護專案幾乎是空白。如果像荷蘭一樣,將生態設計或規劃納入非價格評估專案並給予加分,運營商為了提高中標競爭力,就會在設計階段主動反映鳥類保護措施。歸根結底,只有具備明確的政策訊號和制度,可再生能源與生態保護才能真正共存。

歐洲聯合體OCEaN正在尋求海上風電與生態保護的共存,能源企業、輸電網運營商和環保組織等均參與其中。照片=OCEaN官網截圖

這種利益衝突和制度空白,由行業和環保組織共同解決的代表性模型是歐洲的政企治理聯合體“OCEaN(Offshore Coalition for Energy and Nature,能源與自然海上聯盟)”。為解決歐洲海上風電擴張過程中引發的環境矛盾,OCEaN應運而生。沃旭能源(Ørsted)、大瀑布電力(Vattenfall)、西門子歌美颯(Siemens Gamesa)等大型發電企業和輸電網運營商,以及世界自然基金會(WWF)、國際鳥盟(BirdLife International)等30多家全球環保組織作為合作伙伴參與其中。

OCEaN的參與者們共同設立研究基金,長期積累海洋生態資料,並透過《海上風電及電網基礎設施的環境影響規避及最小化》報告,整理了80種規避與最小化措施。此外,他們還敦促歐盟及各國政府改善海洋空間規劃、協調海洋保護區(MPA)與海上風電選址、實現“減緩層級”的制度化,並公開相關資料。

Pulsee行動研究所(Pulsee Action Research Institute)的競選專員Jung Yun-ho指出:“在國內,現場缺乏決定候鳥靠近時是否停止執行的主體,也缺乏補償相應電力銷售損失的治理體系。”他建議道:“政府在制定明確且一貫的生物多樣性目標的同時,應儘快建立針對渦輪機暫時限制執行的激勵制度和決策結構等具體制度框架。”

本文由AI自動翻譯。與韓語原文相比可能存在誤差。
김민호 기자

중화학공업·에너지 분야를 담당하고 있습니다. 지속가능한 사회와 삶에 관심이 많습니다.

goldmino@bizhankook.com
저작권자 ⓒ 비즈한국 무단전재 및 재배포 금지